Amonyum sülfat

Amonyum sülfat, (NH4)2SO4 formülüne ve çok sayıda ticari kullanıma sahip bir inorganik tuzdur. Toprak gübresi olarak yaygın bir şekilde kullanılır. %21 azot ve %24 kükürt içerir.

Kullanımı
Amonyum sülfat esas olarak, alkali topraklarda bir gübre olarak kullanılmaktadır. Toprakta amonyum iyonu salınır ve az miktarda asit oluşturarak toprağın pH dengesini düşürürken bitki büyümesi için gerekli azotla katkıda bulunur. Amonyum sülfat kullanımının ana dezavantajı, amonyum nitrata göre düşük azot içeriği nedeniyle taşıma maliyetlerinin yüksekliğidir.

Ayrıca suda çözünen insektisitler, herbisitler ve fungusitler için tarımsal bir sprey adjuvantı olarak kullanılır. Burada hem kuyu suyunda hem de bitki hücrelerinde bulunan demir ve kalsiyum katyonlarını bağlama işlevi görür. 2,4-D (amin), glifosat ve glufosinat herbisitleri için bir adjuvant olarak özellikle etkilidir.

Laboratuvar kullanımı
Amonyum sülfat çökeltmesi, çökeltme yoluyla protein saflaştırması için yaygın bir yöntemdir. Bir çözeltinin iyonik kuvveti arttıkça, o çözeltideki proteinlerin çözünürlüğü azalır. Amonyum sülfat, iyonik yapısı nedeniyle suda son derece çözünür, bu nedenle proteinleri çökeltme yoluyla "tuzlayabilir". Suyun yüksek dielektrik katsayısı nedeniyle, katyonik amonyum ve anyonik sülfat olan ayrışmış tuz iyonları, su moleküllerinin hidrasyon kabukları içinde kolayca çözülür. Bu maddenin bileşiklerin saflaştırılmasındaki önemi, nispeten daha apolar moleküllere kıyasla daha fazla hidratlı hâle gelme kabiliyetinden kaynaklanır ve bu nedenle arzu edilen apolar moleküller birleşir ve çözeltiden konsantre bir formda çökelir. Bu yönteme tuzla çökelme denir ve sulu karışımda güvenilir bir şekilde çözülebilen yüksek tuz konsantrasyonlarının kullanılmasını gerektirir. Kullanılan tuzun yüzdesi, karışımın çözebileceği maksimum tuz konsantrasyonuyla karşılaştırılır. Bu nedenle, yöntemin çalışması için yüksek konsantrasyonlara ihtiyaç duyulsa da, %100'ün üzerinde bol miktarda tuz eklemek de çözeltiyi aşırı doyurabilir, bu nedenle polar olmayan çökeltiyi tuz çökeltisi ile kirletebilir. Bir çözeltiye amonyum sülfat konsantrasyonu eklenerek veya arttırılarak elde edilebilen yüksek bir tuz konsantrasyonu, protein çözünürlüğündeki azalmaya bağlı olarak protein ayrılmasını sağlar; bu ayırma santrifüjleme ile elde edilebilir. Amonyum sülfat ile çökeltme, protein denatürasyonundan ziyade çözünürlüğün azalmasının bir sonucudur, bu nedenle çökelen protein, standart tamponların kullanılması yoluyla çözündürülebilir. Amonyum sülfat çökeltmesi, karmaşık protein karışımlarını fraksiyonlara ayırmak için uygun ve basit bir yol sağlar.

Kauçuk lateks analizinde, uçucu yağ asitleri, uçucu yağ asitlerinin sülfürik asit ile yeniden üretildiği ve daha sonra buharla damıtıldığı berrak bir sıvı bırakan %35 amonyum sülfat çözeltisi ile kauçuğun çökeltilmesiyle analiz edilir. Amonyum sülfat ile seçici çöktürme, asetik asit kullanan alışılagelmiş çökeltme tekniğinin aksine, uçucu yağ asitlerinin tayinini etkilemez.

Gıda katkı maddesi
Bir gıda katkı maddesi olarak, amonyum sülfat ABD Gıda ve İlaç İdaresi tarafından genel olarak güvenli olarak kabul edilir ve Avrupa Birliği'nde E numarası E517 ile belirtilir. Unlarda ve ekmeklerde asitlik düzenleyici olarak kullanılır.

Diğer kullanımlar
İçme suyunun arıtımında, amonyum sülfat, dezenfeksiyon için monokloramin üretmek için klor ile kombinasyon halinde kullanılır.

Amonyum sülfat, diğer amonyum tuzlarının, özellikle amonyum persülfatın hazırlanmasında küçük ölçekte kullanılır.

Amonyum sülfat, CDC'e göre birçok Amerika Birleşik Devletleri aşısının bir bileşeni olarak listelenmiştir..

Ağır su (D2O) içindeki doymuş bir amonyum sülfat çözeltisi, 0 ppm kaydırma değeriyle kükürt (33S) NMR spektroskopisinde harici bir standart olarak kullanılır.

Amonyum sülfat, diamonyum fosfata çok benzeyen alev geciktirici bileşimlerde de kullanılmıştır. Alev geciktirici olarak malzemenin yanma sıcaklığını yükseltir, maksimum ağırlık kaybı oranlarını düşürür ve artık veya kömür üretiminde artışa neden olur. Alev geciktirici etkinliği, amonyum sülfamat ile karıştırılarak arttırılabilir. Havadan yangın söndürmede kullanılmıştır.

Amonyum sülfat, bir ahşap koruyucu olarak kullanılmıştır. Ancak, higroskopik yapısı nedeniyle, metal bağlantı elemanı korozyonu, boyutsal dengesizlik ve yüzey kusurları ile ilgili problemler nedeniyle bu kullanım büyük ölçüde durdurulmuştur.

Üretimi
Amonyum sülfat, amonyak ve sülfürik asit arasında gerçekleşen reaksiyonla üretilir:
2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4
Amonyak gazı ve su buharı karışımı, 60 °C'de doymuş bir amonyum sülfat çözeltisi ve yaklaşık %2 - 4 serbest sülfürik asit içeren bir reaktöre verilir. Çözeltiyi asidik tutmak ve serbest asit seviyesini korumak için konsantre sülfürik asit eklenir. Reaksiyon ısısı, reaktör sıcaklığını 60 °C'de tutar. Kuru, toz amonyum sülfat, amonyak gazıyla dolu bir reaksiyon odasına sülfürik asit püskürtülerek oluşturulabilir. Reaksiyon ısısı, sistemde bulunan tüm suyu buharlaştırarak toz halinde bir tuz oluşturur. 1981 yılında yaklaşık 6.000 milyon ton üretildi.

2NH4OH+H2SO4=(NH4)2SO4+2H2O

Sülfürik ssit ve amonyum hidroksitin reaksiyonu ile de elde edilebilir

Özellikleri
Amonyum sülfat –49.5 °C'nin altındaki sıcaklıklarda ferroelektrik hale gelir. Oda sıcaklığında ortorombik sistemde, a = 7.729 Å, b = 10.560 Å, c = 5.951 Å hücre boyutlarıyla kristalleşir. Ferroelektrik duruma soğutulduğunda, kristalin simetrisi Pna21 uzay grubuna dönüşür.

Reaksiyonları
Amonyum sülfat, 250 °C'nin üzerinde ısıtıldığında önce amonyum bisülfat oluşturarak ayrışır. Daha yüksek sıcaklıklarda ısıtma, amonyak, azot, kükürt dioksit ve suyla ayrışmaya neden olur.

Güçlü bir asit (H2SO4) ve zayıf bir bazın (NH3) tuzu olarak, çözeltisi asidiktir; 0.1 M çözeltinin pH'ı 5.5'tir. Sulu çözeltide reaksiyonlar NH4+ ve SO4−2 iyonlarının reaksiyonlarıdır. Örneğin, baryum klorür eklenmesiyle, baryum sülfat çökelir. Süzülmüş sıvının buharlaştırılması amonyum klorürü verir.

Amonyum sülfat, çözeltisi metal sülfatların eşmolar çözeltileriyle karıştırıldığında ve çözelti yavaşça buharlaştırıldığında birçok çift tuz (amonyum metal sülfatlar) oluşturur. Üç değerlikli metal iyonları ile ferrik amonyum sülfat gibi şaplar oluşur. Çift metal sülfatlar, Tutton tuzu ve amonyum serik sülfat olarak bilinen amonyum kobaltöz sülfat, ferro diamonyum sülfat, amonyum nikel sülfat içerir.

Mevzuat ve kontrol
Kasım 2009'da, Pakistan'ın Hayber Pahtunhva (NWFP) eyaleti, Upper Dir, Lower Dir, Svat, Çitral ve NWFP'nin Malakand bölgelerini içeren eski Malakand Bölgesinde amonyum sülfat, amonyum nitrat ve kalsiyum amonyum nitrat gübrelerinin militanlar tarafından patlayıcı yapmak için kullanıldığına dair raporların ardından bu gübrelere yasak getirdi. Ocak 2010'da bu maddeler aynı nedenle Afganistan'da yasaklandı.



Kaynakça
Daha fazla bilgi için
Properties: UNIDO and International Fertilizer Development Center (1998), Fertilizer Manual, Kluwer Academic Publishers, .

Dış bağlantılar
Calculators: surface tensions , and densities, molarities and molalities of aqueous ammonium sulfate